关于无功补偿技术在电气自动化中的应用

摘 要：伴随科学技术的不断进步，电气自动化也得到了极大发展。但在实践应用中，电气自动化技术存有诸多不足之处。如单相电力牵引作用下出现的负荷复杂变化情况，将对推进电气自动化发展造成严重影响，甚至会大幅增加电力系统内的谐波、负序，出现无功功率增大的问题。此时，不仅会对电力系统运行的安全性、稳定性造成极大影响，还会不利于电气自动化系统资源的有效利用，最终损害整体系统的经济性。为有效解决上述问题，应合理引入无功补偿技术，这样才能提高电力系统的电压水平，才能降低网络损耗，才能对配电线路进行优化控制，才能确保电网安全运行。

关键词：无功补偿技术;电气自动化;配电线路

1 无功补偿的概况

无功功率补偿也就是我们通常所说的无功补偿（Reactive power compensation）。电网输出功率可分为有功功率、无功功率两种，有功功率是指电能直接消耗，将电能向机械能、热能及化学能等转变，通过以上各类能作功，则此部分功率即被叫做有功功率;无功功率是指电能不消耗，只是将电能向其他形式能转化，此类能可当做电气设备作功的硬件条件，同时，在电网内该类能可以和电能实现周期性转换，此类功率即可被看做是无功功率。在电力供电系统内无功补偿能够起到电网功率因数提升的目的，同时针对供电变压器、输送线路等可达到减少损耗的作用。

2 电气自动化中无功补偿技术的应用

2.1 真空断路器投切电容器

这种补偿方式中电容器组利用高压母线上电压互感器的一次绕组电阻放电，一般不装设专门的放电装置。为防止电容器高压击穿，在电容器组中接有熔断器fu作为短路保护。为降低电容器组在合闸时产生的冲击涌流及防止电容器组与线路电感发生串联谐振，可串联适当的电抗器。它能有效地对高压母线前主变压器、高压线路及电力系统无功功率进行补偿，能有效地提高工厂的功率因数，而且总投资少。

2.2 固定滤波器和晶闸管调节电抗器

固定滤波器按谐波要求设计，反并联晶闸管与电抗器串联，通过改变晶闸管触发角来调节流过电抗器的感性电流，使其与并联滤波器中多余的容性无功补偿电流平衡，满足功率因数要求。优点是固定滤波器长期投人，需要的晶闸管数量少，响应速度快，调节性能好，缺点是tcr也产生谐波。

2.3 变电站无功补偿技术

变电站是一个供电区域的供电中心，用不同电压等级的配电线路向用户供电。按照“分级补偿，就地平衡”的原则，配电线路和电力用户应该基本达到无功功率平衡，不向变电站索取无功电力。容性无功补偿装置以补偿主变压器无功损耗为主，并适当兼顾负荷侧的无功补偿。容性无功补偿装置的容量可根据主变压器容量来确定，可按主变压器容量的10%～30%配置，并满足35～110kv主变压器最大负荷时，其高压侧功率因数不低于0.95的要求。当主变压器单台容量为40mva及以上时，每台主变压器应配置不少于两组的容性无功补偿装置。

2.4 配电线路的无功补偿

电力网中，配电线路数量很多，其线损约占总线损的60%-70%。因此，对配电线路进行无功补偿，降低配电线路的功率损耗十分重要。对配电线路进行无功补偿，在美、英等发达国家得到了广泛应用。

分支线路补偿法的基本原则是以分支线路的无功功率平衡为主，对分支线路的无功消耗进行补偿，尽可能减少分支线路向主干线索取无功，从而减少无功损耗：（1）以分支线路所带配电变压器的空载无功损耗来确定分组补偿容量;（2）选择负荷较大的分支线确定补偿点;（3）对于小分支和个别的配电变压器，可视为主干线上的近似均匀分佰负荷.可按需要确定补偿点和补偿容量（补偿空载无功损耗）;（4）所有配电变压器的负载无功损耗均以用户自主补偿为主，如果用户未进行补偿或补偿容量不足，仍需向主干线索取无功。从以上分析可见，线路的补偿容量是按配电变压器的空载无功损耗来确定的。带上负载以后，如果用户补偿设备投人不足，线路就会处于欠补偿状态。这虽然不是最优补偿方式，但可以达到补偿无功需求量70%左右的水平，对于目前我国的配电线路来讲，能做到也不容易了。

3 电气自动化中无功补偿技术水平提升的措施

在评价供电系统中，电能质量是主要指标之一，而电能质量又与电压存有密切联系。这种情况下，应通过电压评价供电系统。现阶段功率因素、阻抗问题是导致电气自动化系统产生无功状态的主要原因，且该状态将直接影响到电气自动化系统的稳定性。为确保系统运行正常，必须深入了解及分析电气自动化对无功补偿的要求，通过无功补偿技术的合理选择，提升电气系统的安全性。

3.1 重视配电网无功补偿

由线路、变压器通过时负荷将出现功率、电能损耗现象，功率因数与所需功率、线损之间存有反比关系，如降低功率因数，将增加所需功率，加大线损程度。基于此，将无功补偿装置设置于受电端时，应尽可能降低负荷无功功率损耗，提升功率因数，最大限度减少线损。如公用变压器具有极大负荷，此时需将电容器加装到配变低压侧实现补偿。

3.2 确定变电站无功补偿容量

220kv变电站应具备良好的无功调节能力，待高峰负荷功率因数较高时，如0.98左右，可根据当地实际情况进行容量适当调节。变压器、变低侧负荷无功补偿是变电站无功补偿的根本内容，应与补偿容量相互配合，避免無功倒送问题出现。

3.3 加强用户侧管理

加大用户侧无功补偿管理力度，做好节能减耗工作。保证所有用户都能够对无功补偿有一个清晰的认识，通过无功补偿技术的合理运用，避免无功功率在内部分配、传输等环节出现有功功率损耗问题，最大限度减少系统费用的目的。

4 结束语

综上所述，在经济社会高速发展的今天，科学技术水平也越来越高。更多新技术、新工艺被广泛应用到电力行业。无功补偿技术在电气自动化中的大量使用，不仅能够提升系统运行效率，降低能耗，还能确保系统运行的稳定性、安全性。为此，本文在充分无了解功补偿技术相关概念的同时，对其应用进行了分析，并提出了提高电气自动化无功补偿技术水平的措施，以此为推动我国电力事业发展提供可靠保障。

参考文献：

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